資源簡介

第3章　物質的性質與轉化
第1節　鐵的多樣性
第2課時　鐵、鐵的氧化物和鐵的氫氧化物
基礎過關練
題組一　鐵單質的性質
1.下列說法中,正確的是(　　)
A.過量的鐵和氯氣或稀鹽酸反應均生成FeCl2
B.還原性鐵粉可用作食品抗氧化劑
C.Fe在純氧中燃燒生成Fe2O3
D.可以用鐵制的水壺燒水,所以鐵不能與水反應
2.(經典題)把鐵片放入下列溶液中,鐵片溶解且溶液質量增加的是(　　)
A.Na2SO4溶液　　　　　　B.CuSO4溶液
C.AgNO3溶液　　　　　　D.Fe2(SO4)3溶液
3.在高溫下,Fe與水蒸氣可發生反應,用如圖裝置在硬質玻璃管中放入還原性鐵粉,加熱,并通入水蒸氣,就可以完成高溫下Fe與水蒸氣的反應實驗。請回答下列問題。
(1)寫出該反應的化學方程式并用單線橋標出電子轉移的方向和數目:　　　　　　　。
(2)圓底燒瓶底部放置了幾片碎瓷片,碎瓷片的作用是　　　　　　　　　　　　。
(3)酒精燈和酒精噴燈中,首先點燃的是　　　　　　　　　。
(4)檢驗A中收集的氣體的方法是　　　　　　　　　　　。
題組二　鐵的氧化物
4.某同學對鐵的氧化物產生了濃厚的興趣,查閱資料后制成以下卡片:
在空氣中把鐵灼燒到500 ℃就形成Fe3O4;溫度再升高,可形成Fe2O3;在更高的溫度下加熱Fe2O3(約1 400 ℃)時,又可得到Fe3O4。
即:Fe Fe3O4Fe2O3 。
下列說法正確的是(　　)
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均為黑色固體
B.反應②的溫度比反應③的溫度高
C.熱穩定性順序:FeO>Fe2O3
D.四氧化三鐵中鐵元素的化合價復雜,化學式可寫為FeO·Fe2O3
5.已知:FeS2和鐵黃(FeOOH)均難溶于水。由硫鐵礦燒渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到綠礬(FeSO4·7H2O),再通過綠礬制備鐵黃的流程如下:
硫鐵礦燒渣 溶液綠礬鐵黃
下列說法不正確的是(　　)
A.步驟①,硫酸酸溶后溶液中主要有Fe3+、Fe2+等陽離子
B.步驟②的反應為FeS2+14Fe3++8H2O 15Fe2++2S+16H+,消耗1 mol FeS2轉移16 mol電子
C.步驟③得到的綠礬晶體久置于空氣中會變質
D.步驟④,反應條件控制不當會使鐵黃中混有Fe(OH)3
6.鋼鐵制品經常要進行烤藍處理,即在鐵制品的表面生成一層致密的氧化膜。某化學興趣小組為了研究烤藍鐵片,進行了以下實驗操作:
Ⅰ.把一定量烤藍鐵片加工成均勻粉末;
Ⅱ.取一定量的粉末,放入28.00 mL 1 mol·L-1的鹽酸中,二者恰好完全反應,生成0.006 mol H2,再向溶液中滴入KSCN溶液,無明顯現象。
已知:①不考慮空氣對反應的影響;②雜質不參與反應。
下列說法錯誤的是(　　)
A.由實驗可知,反應后所得溶液中一定無Fe3+
B.樣品中氧原子的物質的量為0.008 mol
C.樣品中鐵元素的含量約為70%
D.鋼鐵制品表面進行烤藍處理可以防止鋼鐵制品腐蝕生銹
題組三　鐵的氫氧化物和氫氧化亞鐵的制備
7.(經典題)下列物質不能通過化合反應直接制得的是(　　)
A.FeCl2　　　　　　B.FeCl3
C.Fe(OH)3　　　　　　D.Fe(OH)2
8.鐵屑溶于過量稀硫酸,過濾后向濾液中加入過量氨水,有白色沉淀生成,過濾,在空氣中加熱沉淀至質量不再發生變化,得到紅棕色殘渣。上述白色沉淀和紅棕色殘渣分別是(　　)
A.Fe(OH)3　Fe2O3　　　　　　　B.Fe(OH)2　Fe2O3
C.Fe(OH)2　Fe(OH)3　　　　　　　D.Fe(OH)2　Fe3O4
9.某實驗興趣小組同學采用如圖所示裝置制備Fe(OH)2,下列說法錯誤的是(　　)
A.實驗開始前,應檢查裝置的氣密性
B.氣體a的主要成分為氫氣
C.為了制備較純的Fe(OH)2,應打開K1,關閉K2,將裝置內的氣體盡可能趕出去
D.盛裝稀硫酸的儀器使用前要檢查是否漏液
10.用下面幾種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時,還需加入少量鐵屑,原因是　　　　　　　　　　　。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用　　　　的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長膠頭滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再擠出NaOH溶液。這樣操作的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
方法二:在如圖裝置中,用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。
(4)在試管Ⅰ里加入的試劑是　　　　;在試管Ⅱ里加入的試劑是　　　　。
(5)為了制得白色Fe(OH)2沉淀,在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑,打開止水夾,塞緊塞子后的實驗步驟是　　　　　　　　　　　　。
(6)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色,其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升練
題組一　鐵及其化合物之間的轉化
1.元素的“價—類”二維圖是我們學習元素及其化合物相關知識的重要模型和工具,它指的是以元素的化合價為縱坐標,以物質的類別為橫坐標所繪制的二維平面圖像。如圖為鐵及其化合物的“價—類”二維圖,箭頭表示部分物質間的轉化關系,下列說法正確的是(　　)
A.鐵與水蒸氣在高溫條件下反應可實現轉化①
B.FeO是一種黑色粉末,不穩定,在空氣中受熱,迅速發生轉化②生成紅棕色粉末　
C.由圖可預測:高鐵酸鈉(Na2FeO4)具有強氧化性,可用于消毒
D.加熱Fe(OH)3發生轉化⑥,加水可溶解Fe(OH)3　
2.用廢鐵屑制備磁性膠體粒子,制備過程如下:
下列說法不正確的是(　　)
A.加稀H2SO4是為了使鐵溶解生成FeSO4
B.通入N2是為了防止空氣中的O2氧化Fe2+
C.加適量的H2O2是為了將部分Fe2+氧化為Fe3+,涉及反應:H2O2+2Fe2++2H+ 2Fe3++2H2O
D.溶液A中Fe2+和Fe3+的濃度比為2∶1
3.部分元素的單質及其化合物的轉化關系如圖。已知A是生活中使用廣泛的金屬單質,常溫下B是無色無味的液體,E是胃酸的主要成分(部分產物未給出)。
請回答下列問題:
(1)寫出下列物質的化學式:D　　　,G　　　。
(2)反應①的化學方程式為　　　　　　　;反應②的離子方程式為　　　　　　　　　。
(3)F溶液常溫下呈淺綠色,該溶液中金屬陽離子為　　　　(填離子符號);下列實驗操作及現象能證明溶液中含有該金屬陽離子的是　　　　(填字母);反應④中氧化劑和還原劑的物質的量之比為　　　　。
a.取樣,滴加氯水后再滴加KSCN溶液,溶液變紅
b.取樣,滴加NaOH溶液,產生白色沉淀,白色沉淀迅速變成灰綠色,最終變成紅褐色
c.取樣,加入銅粉,無明顯現象
(4)寫出C在生產、生活中的一種用途:　　　　　　　　　　。
4.鐵是人體不可缺少的微量元素,硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)在醫藥上可用作補鐵劑。某課外小組測定某補鐵劑中鐵元素的含量。流程如下:
(1)實驗室中配制480 mL 1 mol·L-1的H2SO4溶液,量取18.4 mol·L-1的濃硫酸　　　mL。
(2)步驟②加入氯水生成Fe3+的離子方程式為　　　　　　　　　　　　。
(3)步驟④中一系列操作為　　　　、洗滌、灼燒、冷卻、稱量。
(4)若實驗無損耗,則該補鐵劑含鐵元素的質量分數為　　　　。
(5)某同學發現部分補鐵劑藥片表面發黃,取發黃樣品研細,溶于1 mol·L-1 H2SO4溶液,過濾。取濾液加　　　　溶液(填化學式),若溶液變紅說明該補鐵劑已變質。
5.某興趣小組設計的利用FeSO4制備還原鐵粉的流程如圖:
實驗室中可用FeSO4(用廢鐵屑和稀硫酸反應制得)和NH4HCO3利用如圖裝置模擬上述流程中的“轉化”環節。
(1)植物油的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)實驗過程中,欲將A、B中液體混合,操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　,混合后反應生成FeCO3的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)FeSO4溶液要現用現配的原因是　　　　　　　　　　,檢驗久置的FeSO4溶液是否變質的方法是　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)“干燥”的主要目的是脫去游離水,該過程中會有少量FeCO3在空氣中被氧化為FeOOH,該反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　;取干燥后的FeCO3樣品11.33 g,與木炭混合后焙燒,最終得到還原鐵粉5.6 g,樣品中雜質FeOOH的質量為　　　g。在高溫條件下,過量的木炭與FeCO3反應,寫出此反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
題組二　涉及鐵元素的計算
6.向200 mL 0.1 mol·L-1 FeCl2溶液中加入適量NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,小心加熱混合物,直到水分蒸干,然后灼燒到質量不再變化,所得固體的質量為(　　)
A.1.6 g　　　　　　B.2.34 g　　　
C.3.94 g　　　　　　D.5.00 g
7.向一定量鐵的氧化物FexOy(鐵只有+2、+3價)中加入100 mL 2 mol·L-1稀鹽酸,恰好使固體完全溶解,再向所得溶液中通入標準狀況下448 mL氯氣,恰好能使溶液中的FeCl2完全轉化為FeCl3,則x∶y為(　　)
A.1∶1　　　　　　B.2∶3　　　
C.3∶4　　　　　　D.4∶5
8.(不定項)現有Fe和Fe2O3的混合物27.2 g,將其溶于100 mL稀硫酸中,恰好完全反應,放出2.24 L(已折合成標準狀況下)H2;向反應后的溶液中滴入KSCN溶液,未見紅色。下列說法正確的是(　　)
A.上述反應過程中,Fe2O3是氧化劑,H2是氧化產物
B.原混合物中Fe與Fe2O3的物質的量之比為1∶2
C.原混合物中單質鐵的質量為11.2 g
D.稀硫酸的物質的量濃度為4 mol·L-1
9.將一定質量的鐵、氧化鐵、氧化銅的混合物粉末放入100 mL 4.40 mol L-1鹽酸中,充分反應后產生896 mL H2(標準狀況),殘留固體1.28 g,過濾,濾液中無Cu2+。將濾液加水稀釋到200 mL,測得其中c(H+)為0.400 mol L-1。則原混合物中鐵元素的質量是(　　)
A.10.08 g　　　　　　B.3.36 g
C.5.60 g　　　　　　D.6.4 g
答案與分層梯度式解析
第3章　物質的性質與轉化
第1節　鐵的多樣性
第2課時　鐵、鐵的氧化物和鐵的氫氧化物
基礎過關練
1.B　鐵無論過量與否,與氯氣反應均生成FeCl3,故A錯誤;還原性鐵粉具有強還原性,可用作食品抗氧化劑,故B正確;Fe在純氧中燃燒生成Fe3O4,故C錯誤;鐵與水蒸氣在高溫下反應生成四氧化三鐵和氫氣,故D錯誤。
2.D　鐵片放入Na2SO4溶液中,不發生反應,溶液質量不變,A項不符合題意;鐵片放入CuSO4溶液中,發生反應Fe+Cu2+ Fe2++Cu,每溶解1 mol Fe(56 g),生成1 mol Cu(64 g),溶液質量減小,B項不符合題意;把鐵片放入AgNO3溶液中,發生反應Fe+2Ag+ Fe2++2Ag,每溶解1 mol Fe(56 g),析出2 mol Ag(216 g),溶液質量減小,C項不符合題意;把鐵片放入Fe2(SO4)3溶液中,發生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+,鐵片溶解,沒有固體析出,溶液質量增加,D項符合題意。
3.答案　(1)　(2)防暴沸　(3)酒精燈　(4)驗純后,將燃著的木條移近試管口,氣體能夠燃燒,火焰呈淡藍色
解析　由題圖可知,加熱圓底燒瓶中的水用于制備水蒸氣,硬質玻璃管中鐵與水蒸氣在高溫條件下反應生成四氧化三鐵和氫氣,實驗時為防止空氣中的氧氣氧化還原性鐵粉,應先點燃酒精燈,用水蒸氣將裝置內空氣排盡,再點燃酒精噴燈,干燥管中盛有的氯化鈣用于干燥氫氣,試管A是用向下排空氣法收集反應生成的氫氣。(1)實驗時發生的反應為鐵與水蒸氣在高溫條件下反應生成四氧化三鐵和氫氣,用單線橋表示反應中電子轉移的方向和數目為。(2)液態水受熱時會發生暴沸,所以實驗時要在圓底燒瓶底部放置幾片碎瓷片防止水發生暴沸。(3)由上述分析可知,實驗時為防止空氣中的氧氣氧化還原性鐵粉,應先點燃酒精燈,用水蒸氣將裝置內空氣排盡,再點燃酒精噴燈。(4)由上述分析可知,試管A是用向下排空氣法收集反應生成的氫氣,檢驗氫氣的方法為驗純后,將燃著的木條移近試管口,氣體能夠燃燒,火焰呈淡藍色。
4.D　Fe2O3為紅棕色,A錯誤;根據題意可知,在空氣中將鐵灼燒到500 ℃時生成Fe3O4,繼續升高溫度生成Fe2O3,而再繼續升溫至1 400 ℃左右Fe2O3轉化為Fe3O4,所以反應②的溫度比反應③的溫度低,B錯誤;FeO不穩定,在空氣中受熱會迅速被氧化為Fe3O4,而Fe2O3在空氣中可穩定存在,故熱穩定性:FeO5.B　步驟①中用硫酸酸溶時,燒渣中的Fe3O4、Fe2O3和FeO轉化為Fe2+、Fe3+,故A正確;反應FeS2+14Fe3++8H2O 15Fe2++2S+16H+中,+3價鐵元素降低為+2價,FeS2中硫元素化合價由-1升高到+6,所以消耗1 mol FeS2轉移14 mol電子,故B錯誤;Fe2+有較強的還原性,所以綠礬晶體久置于空氣中會被氧氣氧化而變質,故C正確;步驟④,如果氨水過量,綠礬可與氧氣、氨水反應生成Fe(OH)3,故D正確。
6.C　取一定量的粉末,放入28.00 mL 1 mol·L-1的鹽酸中,二者恰好完全反應,向反應后所得溶液中滴入KSCN溶液,無明顯現象,說明反應恰好生成氯化亞鐵,溶液中一定無Fe3+,故A正確;HCl為0.028 mol,鹽酸中H+部分轉化為H2,部分轉化為H2O,根據氫原子守恒有n(HCl)=2n(H2O)+2n(H2),即0.028 mol=2n(H2O)+0.006 mol×2,解得n(H2O)=0.008 mol,根據氧原子守恒可知,樣品中n(O)=n(H2O)=0.008 mol,故B正確;HCl為0.028 mol,根據FeCl2的化學式及樣品中氧原子的物質的量可知,樣品中鐵元素的含量約為×100%≈85.96%,故C錯誤;鋼鐵制品表面進行烤藍處理,表面生成一層致密的氧化膜,可隔絕空氣,防止鋼鐵制品腐蝕生銹,故D正確。
7.D　根據Fe+2FeCl3 3FeCl2、2Fe+3Cl2 2FeCl3、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3可知,能通過化合反應直接制得FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3,不能通過化合反應直接制得Fe(OH)2,故選D。
8.B　鐵與稀硫酸反應生成FeSO4,FeSO4與過量氨水反應生成Fe(OH)2白色沉淀,在空氣中加熱Fe(OH)2,最后所得紅棕色殘渣為Fe2O3。
9.C　鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣,氣體a的主要成分為氫氣;開始實驗時應打開K1、K2,利用產生的氫氣將裝置內的空氣盡可能趕出去,故C錯誤。
10.答案　(1)防止Fe2+被氧化　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2　(4)稀H2SO4、鐵屑　NaOH溶液　(5)檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度,當排出的H2純凈時,再關閉止水夾　(6)試管Ⅰ中生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ,且外界空氣不容易進入
解析　(1)Fe2+有還原性,易被氧氣氧化,加入少量鐵屑可防止Fe2+被氧化。(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用煮沸的方法。(3)用長膠頭滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再擠出NaOH溶液,這樣操作的目的是避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2。(4)向試管Ⅰ中加鐵屑和稀硫酸,向試管Ⅱ中加NaOH溶液,鐵屑和稀硫酸反應生成FeSO4和氫氣,打開止水夾,生成的氫氣將兩支試管內的空氣都排盡,氫氣充滿試管Ⅰ和試管Ⅱ(起保護氣的作用),關閉止水夾,試管Ⅰ內壓強增大,試管Ⅰ內液體沿導管進入試管Ⅱ中,NaOH與FeSO4發生反應生成Fe(OH)2沉淀。(5)為保證氫氣完全將試管內空氣排出,應收集試管Ⅱ出口處的氣體,檢驗氫氣的純度,當排出的H2純凈時,再關閉止水夾。
能力提升練
1.C　鐵與水蒸氣在高溫條件下反應生成Fe3O4,故A錯誤;FeO是一種黑色粉末,不穩定,在空氣中受熱,迅速反應生成黑色固體Fe3O4,故B錯誤;由題圖可知高鐵酸鈉中Fe元素為+6價,易得到電子,具有強氧化性,可用于消毒,故C正確;Fe(OH)3受熱分解生成Fe2O3,而Fe(OH)3難溶于水,與水也不反應,故D錯誤。
2.D　稀硫酸與鐵反應生成硫酸亞鐵,A正確;Fe2+容易被氧氣氧化,因此通入N2的目的是防止空氣中的氧氣氧化Fe2+,B正確;利用H2O2的氧化性,把部分Fe2+氧化成Fe3+,涉及反應:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,C正確;Fe3O4可視作FeO·Fe2O3,因此溶液A中Fe2+和Fe3+的濃度比為1∶2,D錯誤。
3.答案　(1)Fe3O4　FeCl3　(2)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2　Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O　(3)Fe2+　b　1∶2　(4)用作燃料(答案合理即可)
解析　
(1)D為Fe3O4,G為FeCl3。(2)反應①的化學方程式為3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2;反應②為Fe3O4和鹽酸反應,反應的離子方程式為Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O。(3)F為FeCl2,其溶液常溫下呈淺綠色,該溶液中金屬陽離子為Fe2+。a項,取樣,滴加氯水后,再滴加KSCN溶液,溶液變紅,可證明此時溶液中存在Fe3+,但不能證明樣品中有Fe2+存在;b項,取樣,滴加NaOH溶液,產生的白色沉淀為氫氧化亞鐵,白色沉淀迅速變成灰綠色,最終變成紅褐色,可以證明Fe2+的存在;c項,取樣,加入銅粉,銅與Fe2+不反應,無明顯現象,不能證明Fe2+的存在。(4)C為氫氣,可用作燃料,用作化工原料等。
4.答案　(1)27.2　(2)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-　(3)過濾　(4)%　(5)KSCN
解析　(1)設需要濃硫酸體積為V,根據溶液稀釋前后溶質的物質的量不變可得18.4 mol·L-1×V=0.5 L×1 mol·L-1,解得V≈0.027 2 L=27.2 mL。(2)補鐵劑中含FeSO4·7H2O,在保存過程中可能會被氧化變為Fe2(SO4)3,將其研細后,加入1 mol·L-1 H2SO4溶液溶解,過濾除去其中不溶性雜質,向濾液中加入氯水,Fe2+被氧化成Fe3+: 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。(3)加入足量氨水產生Fe(OH)3紅褐色沉淀,然后經過濾、洗滌、灼燒、冷卻、稱量可得Fe2O3。(4)根據流程圖可知,最后得到氧化鐵質量為n g,依據鐵原子守恒得該補鐵劑中鐵元素的質量分數=%。(5)部分補鐵劑藥片表面發黃,取發黃樣品研細,溶于1 mol·L-1 H2SO4溶液,過濾,取濾液加KSCN溶液,若溶液變紅,說明該補鐵劑已變質。
5.答案　(1)隔絕空氣,防止Fe2+被氧化　
(2)排盡裝置內的空氣后,關閉止水夾　Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O　
(3)亞鐵離子易被氧化　取少量待檢液于試管中,加入KSCN溶液,若溶液變紅,則已變質,若溶液不變紅,則未變質　
(4)4FeCO3+O2+2H2O 4FeOOH+4CO2　0.89　FeCO3+2C Fe+3CO↑
解析　(1)植物油的作用是隔絕空氣,防止Fe2+被氧化。(2)開始時打開止水夾,廢鐵屑和稀硫酸在A中反應生成FeSO4和氫氣,生成的氫氣排盡裝置內的空氣后,關閉止水夾,繼續反應生成氫氣產生較大的壓強,將A中溶液沿著導管壓入盛有NH4HCO3溶液的試管(B)中,反應的離子方程式為Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O。(3)由于亞鐵離子易被氧化,所以FeSO4溶液要現用現配;若FeSO4溶液已經變質,則會有Fe3+存在,可以用KSCN溶液進行檢驗。(4)FeCO3在空氣中被氧化為FeOOH的化學方程式為4FeCO3+O2+2H2O 4FeOOH+4CO2;根據題意可知在高溫條件下,過量的木炭與FeCO3反應生成Fe和CO,反應的化學方程式為FeCO3+2C Fe+3CO↑;設FeCO3樣品中FeCO3的物質的量為x,FeOOH的物質的量為y,則56 g·mol-1×(x+y)=5.6 g,116 g·mol-1×x+89 g·mol-1×y=11.33 g,解得y=0.01 mol,所以樣品中雜質FeOOH的質量為0.01 mol×89 g·mol-1=0.89 g。
6.C　根據題意可知,該過程發生的化學反應有FeCl2+2NaOH Fe(OH)2↓+2NaCl,4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O,灼燒后得到的固體除了Fe2O3還有NaCl;由鐵原子守恒得關系式FeCl2~×0.2 L×0.1 mol·L-1=0.01 mol,所以m(Fe2O3)=0.01 mol×160 g·mol-1=1.6 g;根據氯原子守恒可知,n(NaCl)=2n(FeCl2)=2×0.1 mol·L-1×0.1 L×2=0.04 mol,所以m(NaCl)=0.04 mol×58.5 g·mol-1=2.34 g,故所得固體的質量為1.6 g+2.34 g=3.94 g,C正確。
7.D　標準狀況下448 mL氯氣的物質的量為=0.02 mol,由反應2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-可知,加入稀鹽酸,反應后溶液中n(Fe2+)=0.04 mol;FexOy與鹽酸反應:FexOy+H+ Fe2++Fe3++H2O(未配平),H+的物質的量為0.1 L×2 mol·L-1=0.2 mol,根據溶液呈電中性可知鹽酸中n(H+)=n(Cl-)=2n(Fe2+)+3n(Fe3+),所以n(Fe3+)=0.04 mol;由H原子守恒可知反應生成H2O的物質的量為0.1 mol,由Fe原子、O原子守恒可得x∶y=(0.04+0.04)∶0.1=4∶5,故D正確。
8.CD　向反應后的溶液中滴入KSCN溶液,未見紅色,說明溶液中含有Fe2+,不含Fe3+,題中涉及反應的化學方程式為①Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑、②Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O、③Fe+Fe2(SO4)3 3FeSO4;反應①中H2是還原產物,反應②中Fe2O3既不是氧化劑也不是還原劑,故A錯誤;設原混合物中Fe與Fe2O3的物質的量分別為x mol、y mol,由反應①可知,生成2.24 L(已折合成標準狀況下)H2需要鐵單質的物質的量為0.1 mol,所以參與反應③的鐵單質的物質的量為(x-0.1) mol,消耗Fe2(SO4)3的物質的量為(x-0.1) mol,結合反應②可知y=x-0.1,由“Fe和Fe2O3的混合物27.2 g”可得56x+160y=27.2,即56x+160(x-0.1)=27.2,解得x=0.2,則y=0.1,x∶y=2∶1,故B錯誤;原混合物中單質鐵的質量為0.2 mol×56 g·mol-1=11.2 g,故C正確;根據反應①、②可知,H2SO4的物質的量為0.1 mol+0.3 mol=0.4 mol,稀硫酸的物質的量濃度為=4 mol·L-1,故D正確。
9.A　混合物與鹽酸反應后,鹽酸有剩余,且濾液中無Cu2+,則殘留固體中沒有Fe,只有Cu,說明溶液中沒有Fe3+,陽離子只有H+和Fe2+,發生的反應有:CuO+2H+ Cu2++H2O、Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Fe2++Cu、Fe+2H+ Fe2++H2↑;設原混合物中含有的Fe為x mol,Fe2O3為y mol,生成Cu的物質的量為=0.02 mol,生成H2的物質的量為=0.04 mol,根據得失電子守恒,可得2x=2y+2×0.02+2×0.04,根據原子守恒,可得2(x+2y)+0.2×0.400=0.1×4.40,將兩式聯立,解得x=0.1,y=0.04,則原混合物中鐵元素的質量是(0.1+0.04×2)mol×56 g·mol-1=10.08 g,故選A。
22第3章　物質的性質與轉化
第1節　鐵的多樣性
第1課時　亞鐵鹽和鐵鹽
基礎過關練
題組一　亞鐵鹽和鐵鹽的性質
1.已知下述三個實驗,下列判斷正確的是(　　)
① ② ③
將鐵釘放入硫 酸銅溶液中 向硫酸亞鐵溶液中 滴入幾滴新制氯水 將銅絲放入 氯化鐵溶液中
A.實驗①中鐵是還原劑
B.實驗②中新制氯水中起作用的微粒主要是HClO
C.實驗③中發生的是置換反應
D.實驗③可證明還原性:Cu>Fe
2.(教材習題改編)不能證明Fe3+具有氧化性的事實是　　(　　)
A.硫酸鐵溶液可溶解鐵粉
B.常用氯化鐵溶液蝕刻銅制印刷電路板
C.含Fe3+的溶液遇KSCN溶液時變成紅色
D.向氯化鐵溶液中通入H2S可出現渾濁
3.(經典題)已知氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+。用FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上的銅,所得的溶液中加入鐵粉。對加入鐵粉充分反應后的溶液分析合理的是(　　)
A.若無固體剩余,則溶液中一定有Fe3+
B.若有固體存在,則溶液中一定有Fe2+
C.若溶液中有Cu2+,則一定沒有固體析出
D.若溶液中有Fe2+,則一定有Cu析出
4.現有FeSO4溶液及以下試劑:①鐵粉、②銅粉、③鋅片、④氯水、⑤酸性KMnO4溶液、⑥KSCN溶液、⑦KI溶液、⑧淀粉溶液,若探究Fe2+的還原性和Fe3+的氧化性,可選用的一組試劑是(　　)
A.①②③　B.②④⑥　C.④⑤⑥　D.②⑦⑧
5.已知:NH4HCO3受熱易分解。硫酸亞鐵是一種重要的化工原料,可以制備一系列物質(如圖所示)。下列說法錯誤的是(　　)
A.堿式硫酸鐵是一種堿式鹽,與水反應能產生Fe(OH)3膠體,可用作凈水劑
B.為防止NH4HCO3分解,生產FeCO3需在較低溫度下進行
C.在空氣中煅燒FeCO3的方程式為4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2
D.常溫下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大
6.實驗探究Fe2+、Fe3+的性質。已知:Fe2+可與K3[Fe(CN)6]溶液反應生成藍色沉淀。
(1)分別取一定量的硫酸鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1 mol·L-1溶液。配制FeCl2溶液時需加入少量鐵屑,目的是　　　　　　　　　　　　。
(2)甲組同學取2 mL FeCl2溶液,加入幾滴新制氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與新制氯水反應的離子方程式為　　　　　　　　　　。
(3)乙組同學認為甲組實驗不夠嚴謹,該組同學用煮沸后冷卻的水配制FeCl2溶液,向2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入幾滴新制氯水和1滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是　　　　　　　　　。
(4)丙組同學取10 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,加入足量0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液混合后,滴加淀粉溶液,出現藍色,該現象說明氧化性:Fe3+　　　　I2(填“>”或“<”);另取2 mL FeCl2溶液,加入幾小塊鋅片,實驗現象為　　　　　　　　　　　,說明Fe2+具有　　　　(填“氧化性”或“還原性”)。
(5)丁組同學為探究維生素C是否可將Fe3+轉化為Fe2+,設計了如下實驗。
實驗操作 實驗現象 結論
取一定量Fe2(SO4)3溶液于試管中,加入維生素C片,振蕩溶解得到a溶液,取a溶液少許,滴加酸性KMnO4溶液 紫紅色 褪去 維生素C可將Fe3+轉化為Fe2+
其他組同學認為根據該實驗現象不能得出“維生素C可將Fe3+轉化為Fe2+”的結論,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;認為可另外設計實驗驗證結論是否正確:取a溶液少許,滴加　　　　　　　　,若觀察到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,則結論正確。
題組二　Fe2+、Fe3+的檢驗
7.(易錯題)下列有關物質的檢驗方法不合理的是(　　)
A.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不變色,滴加氯水后溶液顯紅色,該溶液中一定含有Fe2+
B.用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2
C.檢驗綠礬晶體是否已氧化變質,可將綠礬晶體溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅
D.向某溶液中加入NaOH溶液產生紅褐色沉淀,說明溶液中含有Fe3+
8.選擇合適試劑完成甲、乙兩組實驗。
甲組:檢驗含Fe3+的溶液(不含Cl-)中是否含有Fe2+;
乙組:檢驗含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列試劑及加入順序能達到實驗目的的是(　　)
選項 甲組 乙組
A 新制氯水、KSCN溶液 KSCN溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C 酸性KMnO4溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
題組三　Fe2+、Fe3+的轉化與除雜
9.下列有關除雜的操作中不正確的是(　　)
A.除去FeSO4溶液中少量的CuSO4:加入過量的Fe粉,過濾
B.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2:通入適量的Cl2
C.除去FeCl2溶液中少量的FeCl3:向溶液中加入過量鐵粉,然后過濾
D.除去FeCl3溶液中的FeCl2雜質:向溶液中加入過量鐵粉,然后過濾
10.電子工業中,人們常用FeCl3溶液腐蝕覆銅板來制作印刷電路板,從其廢液中可回收Cu并使FeCl3溶液再生。實驗室模擬流程如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.廢液中一定含FeCl2、CuCl2,可能含FeCl3
B.廢液中Fe2+和Cu2+的物質的量之比為1∶2　
C.Z可以是Cl2或H2O2溶液
D.X是鐵粉,Y是鹽酸
能力提升練
題組一　Fe2+、Fe3+之間的轉化
1.(不定項)已知氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入m g Zn粉,充分反應后過濾,得到固體A和溶液B。下列說法正確的是(　　)
A.向溶液B中滴入幾滴KSCN溶液,溶液可能變為紅色
B.固體A中一定有Cu
C.將固體A投入稀鹽酸中,無氣泡生成,則溶液B中一定含有Zn2+、Fe2+
D.若溶液B無色透明,則固體A中一定含有Fe、Cu、Zn
2.向100 mL 3.0 mol·L-1的FeBr2溶液中逐漸通入Cl2,其中n(Fe3+)、n(Fe2+)、n(Br-)隨通入Cl2的物質的量n(Cl2)的變化如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)
注意:②代表離子的物質的量變化圖沒有完全畫出。
A.還原性:Fe2+>Br-
B.②代表Br-,③代表Fe3+
C.P點為②、③交點,P點坐標為(0.35,0.3)
D.n(Cl2)=0.5 mol時,總的離子方程式為2Fe2++4Br-+3Cl2 2Fe3++2Br2+6Cl-
3.電路板廣泛用于計算機、手機等電子產品中。某興趣小組擬制作帶有“化學”標志的電路板并對廢液進行回收利用。
Ⅰ.制作電路板
小組同學取一小塊覆銅板,用油性筆在銅板上寫出“化學”標志,然后浸入FeCl3溶液中,一段時間后,取出覆銅板并用水洗凈,獲得帶有“化學”圖案的印刷電路板和廢液(如圖所示)。
(1)在覆銅板上制作出“化學”圖案過程中發生反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)取少量廢液于試管中,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填操作和現象),則廢液中含有Fe3+。
Ⅱ.回收廢液
(3)一種從腐蝕廢液回收金屬銅并獲得氯化鐵晶體的工藝流程如下。請根據流程,回答下列問題。(提示:為充分除去雜質,所加試劑均過量)
ⅰ.向腐蝕廢液中加入藥品①后,發生反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
ⅱ.④所代表的物質是　　　　　(用化學式表示)。　
ⅲ.操作a、b、c中是過濾的是　　　　　(填字母)。
ⅳ.若取2 mL⑤加入試管中,然后滴加氫氧化鈉溶液,產生白色沉淀,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(補全實驗現象),此過程涉及氧化還原反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
ⅴ.試劑⑥是Cl2時,發生反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.(教材深研拓展)菠菜富含鐵元素,14~18歲青少年每日合理攝入鐵量為15~20 mg。某化學小組針對菠菜中含鐵量進行如下實驗。
(一)實驗目的:100 g菠菜含鐵量是否滿足青少年日常所需。
(二)實驗方案
Ⅰ.取適量新鮮菠菜,剪碎后在研缽中研磨,并分成三等份。實驗操作和現象記錄如表:
實驗 操作和現象
一 用適量蒸餾水浸泡,過濾,取濾液,加KSCN溶液,無明顯現象;后加入適量H2O2溶液,再次加入KSCN溶液,無明顯現象
二 充分灼燒,加適量鹽酸浸泡灰分,過濾,取濾液,加KSCN溶液,溶液顯極淺的紅色
三 充分灼燒,加適量鹽酸、H2O2溶液浸泡灰分,過濾,取濾液,加KSCN溶液,溶液呈較深的紅色
(1)灼燒菠菜時,不需要用到下列儀器中的　　　　(填字母)。
A.蒸發皿　B.坩堝　C.酒精燈　D.坩堝鉗
(2)實驗三中H2O2參與的最主要反應的離子方程式為　　　　　　　。可選用　　　　(填試劑名稱)替換實驗三中的H2O2溶液。
(3)實驗中,KSCN溶液用來檢測　　　　(填離子符號)。
Ⅱ.菠菜中含鐵量的測定,實驗步驟如下:
①取10.0 g新鮮菠菜,充分灼燒,將灰分轉移至干燥器中冷卻。
②向灰分中加入10 mL鹽酸和10 mL H2O2溶液(足量),浸泡10 min,過濾并用少量鹽酸洗滌燒杯和沉淀,濾液和洗滌液合并。
③將合并液定容成100 mL待測液,測得鐵離子的濃度為5×10-5 mol·L-1。
(4)根據實驗數據計算新鮮菠菜含鐵量為　　　　　　mg/100 g。100 g菠菜含鐵量　　　　(填“能”或“不能”)滿足14~18歲青少年日常所需。
題組二　與亞鐵鹽和鐵鹽有關的計算
5.將18 g鐵、銅混合粉末加入100 mL 5.0 mol·L-1 FeCl3溶液中,充分反應后,剩余固體的質量為2.8 g(忽略溶液體積的變化)。下列說法正確的是(　　)
A.反應后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.75 mol　
B.原固體混合物中Fe的質量是11.2 g
C.反應后溶液中n(Fe3+)=0.10 mol
D.反應后溶液中n(Fe2+)∶n(Cu2+)=2∶1
6.(不定項)已知Fe3+可以和Fe反應生成Fe2+。向FeCl3和CuCl2的混合液中逐漸加入鐵粉,溶液中c(Fe2+)和加入鐵粉的量之間的關系如圖所示。忽略加入鐵粉過程中溶液體積的變化,下列說法正確的是　(　　)
A.氧化性Fe3+B.溶液總體積為1 L
C.加入2 mol Fe時,c(Fe2+)∶c(Cu2+)=3∶1
D.原溶液中FeCl3和CuCl2的濃度之比為2∶1
7.向FeI2和FeCl2的混合溶液中不斷通入Cl2,溶液中n(含碘的某微粒)和n(含鐵的某微粒)隨n(Cl2)的變化曲線如圖所示(已知:①Cl2可將I-氧化成I2;②5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl,HIO3為強酸)。下列說法中錯誤的是(　　)
A.還原性:I->Fe2+
B.b點溶液中n(I2)=0.3 mol
C.a點時已通入標準狀況下氯氣的總體積為39.2 L
D.不考慮OH-,c點溶液中陰離子的物質的量為21 mol
答案與分層梯度式解析
第3章　物質的性質與轉化
第1節　鐵的多樣性
第1課時　亞鐵鹽和鐵鹽
基礎過關練
1.A　實驗①中發生反應Fe+Cu2+ Fe2++Cu,鐵元素化合價升高,鐵是還原劑,故A正確;實驗②中可發生反應2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,新制氯水中起作用的微粒也可能是Cl2,故B錯誤;實驗③中發生反應2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,不屬于置換反應,可證明還原性Cu>Fe2+,而Fe的還原性大于Cu,故C、D錯誤。
2.C　硫酸鐵溶液可溶解鐵粉,反應的離子方程式為2Fe3++Fe 3Fe2+,屬于氧化還原反應,Fe3+做氧化劑,具有氧化性,A不符合題意;氯化鐵溶液蝕刻銅制印刷電路板,反應的離子方程式為2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,屬于氧化還原反應,Fe3+做氧化劑,具有氧化性,B不符合題意;含Fe3+的溶液遇KSCN溶液時變成紅色,未發生氧化還原反應,C符合題意;向氯化鐵溶液中通入H2S可出現渾濁,反應的化學方程式為2FeCl3+H2S 2FeCl2+S↓+2HCl,屬于氧化還原反應,Fe3+做氧化劑,具有氧化性,D不符合題意。
3.B　用FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上的銅,發生反應:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,加入鐵粉,鐵可與Fe3+和Cu2+反應。由于氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,還原性:Fe>Cu,若無固體剩余,說明鐵粉完全被氧化,此時溶液中不一定還有Fe3+,A項不合理;若有固體存在,固體中一定有銅,可能有鐵,故溶液中一定有Fe2+,B項合理;若溶液中有Cu2+,可能有部分被置換出來,故不一定沒有固體析出,C項不合理;溶液中一定有Fe2+,如果溶液中Fe3+過量,則沒有Cu析出,D項不合理。
4.B　A項,鐵粉、銅粉與FeSO4不反應,不能探究Fe2+的還原性;鋅片與FeSO4反應生成Fe和ZnSO4,證明Fe2+有氧化性。B項,向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液,無明顯現象,然后加入氯水,溶液變紅,證明Fe2+具有還原性;再加入足量銅粉,與Fe3+反應生成Fe2+和Cu2+,溶液紅色褪去,可證明Fe3+具有氧化性,故試劑可選擇②④⑥,符合題意。C項,不能探究Fe3+的氧化性。D項,銅粉、KI、淀粉溶液與FeSO4均不反應,不能探究Fe2+的還原性。
5.D　堿式硫酸鐵電離產生Fe3+,Fe3+與水反應形成氫氧化鐵膠體,氫氧化鐵膠體具有吸附性,可用作凈水劑,故A正確;NH4HCO3不穩定,受熱易分解,所以為防止NH4HCO3分解,生產FeCO3需在較低溫度下進行,故B正確;在空氣中煅燒FeCO3,化學方程式為4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2,故C正確;常溫下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小,因此FeSO4才能與(NH4)2SO4反應生成(NH4)2Fe(SO4)2,故D錯誤。
6.答案　(1)防止氯化亞鐵被氧化　
(2)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-　
(3)隔絕空氣,防止氯化亞鐵被氧氣氧化　
(4)>　溶液由淺綠色變為無色　氧化性　
(5)維生素C也可使酸性高錳酸鉀溶液褪色　K3[Fe(CN)6]溶液　生成藍色沉淀
解析　(1)Fe2+具有還原性,易被空氣中的O2氧化為Fe3+,配制氯化亞鐵溶液時需加入少量鐵屑,其目的是防止氯化亞鐵被氧化。(2)Fe2+具有還原性,Cl2具有氧化性,FeCl2溶液與新制氯水反應的離子方程式為2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。(3)Fe2+具有還原性,易被空氣中的O2氧化為Fe3+,向2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,作用是隔絕空氣,防止Fe2+被空氣中的氧氣氧化。(4)滴加淀粉溶液,出現藍色,說明有碘單質生成,反應為2Fe3++2I- 2Fe2++I2,所以氧化性Fe3+>I2;向FeCl2溶液中加入鋅,發生反應FeCl2+Zn ZnCl2+Fe,所以實驗現象為溶液由淺綠色變為無色,說明Fe2+具有氧化性。(5)維生素C具有還原性,也可以使酸性KMnO4溶液褪色,所以根據該實驗現象不能得出“維生素C可將Fe3+轉化為Fe2+”的結論;為驗證結論是否正確,可取a溶液少許,加入K3[Fe(CN)6]溶液,若觀察到生成藍色沉淀,說明維生素C可將Fe3+轉化為Fe2+,則結論正確。
7.B　滴加KSCN溶液,溶液不變色,說明溶液中不含Fe3+,滴加氯水后溶液顯紅色,說明Fe2+被氧化為Fe3+,原溶液中一定含Fe2+,A項合理;酸性KMnO4溶液與Fe3+不發生反應,但Fe2+及Cl-都能使酸性KMnO4溶液褪色,所以不能用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2,B項不合理;檢驗綠礬晶體是否已氧化變質,可將綠礬晶體溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,若溶液顯紅色,說明溶液中含有Fe3+,則晶體已變質,C項合理;加NaOH溶液產生紅褐色沉淀(氫氧化鐵),說明溶液中含有Fe3+,D項合理。
8.B　A項,甲組依次加入新制氯水、KSCN溶液后,溶液變紅色,不能檢驗原溶液中是否有Fe2+,錯誤;B項,甲組加入酸性KMnO4溶液可檢驗原溶液中是否有Fe2+,乙組加入KSCN溶液可檢驗原溶液中是否含有Fe3+,正確;C項,乙組加入溴水不能檢驗原溶液中是否含有Fe3+,錯誤;D項,乙組加入酸性KMnO4溶液不能檢驗原溶液中是否含有Fe3+,錯誤。
9.D　加入過量的鐵粉,發生反應Fe+CuSO4 Cu+FeSO4,再經過過濾,能夠除去雜質,故A正確;Cl2與FeCl2反應:2FeCl2+Cl2 2FeCl3,可以除去雜質,故B正確;向含有少量FeCl3的FeCl2溶液中加入過量Fe粉,發生反應2FeCl3+Fe 3FeCl2,再經過過濾,能夠除去雜質,故C正確;Fe與氯化鐵反應,不能除去FeCl2雜質,故D不正確。
10.B　FeCl3與Cu反應生成FeCl2、CuCl2,X為Fe,Fe和CuCl2反應生成Cu和FeCl2,濾液1為FeCl2溶液,濾渣1為銅和鐵,Y為鹽酸,鐵與鹽酸反應生成氫氣和FeCl2,濾液2為FeCl2、HCl的混合溶液,與濾液1合并;Z應具有強氧化性,可氧化Fe2+,且不能引入新雜質,可以為Cl2或H2O2溶液。由上述分析可知,廢液中一定含FeCl2、CuCl2,可能含FeCl3,故A正確;FeCl3與銅反應的離子方程式為2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,所以廢液中Fe2+和Cu2+的物質的量之比為2∶1,故B不正確;由上述分析可知,C、D正確。
能力提升練
1.BC　Zn和FeCl3反應:Zn(少量)+2Fe3+ 2Fe2++Zn2+、2Fe3++3Zn(過量) 2Fe+3Zn2+,Zn與CuCl2反應:Cu2++Zn Cu+Zn2+。由于氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,充分反應后得到固體A,所以溶液B中不可能含有Fe3+,滴入幾滴KSCN溶液,溶液不可能變為紅色,故A錯誤;由于氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,充分反應后得到固體A,固體A中一定有Cu,故B正確;將固體A投入稀鹽酸中,無氣泡生成,說明固體A為Cu,此時溶液B中一定含有Zn2+、Fe2+,故C正確;若溶液B無色透明,即溶液B中不含Fe3+、Cu2+、Fe2+,則Zn可能剛好置換出Fe和Cu,固體A中不一定有Zn,故D錯誤。
2.C　結合圖像可知Cl2先氧化Fe2+,即還原性:Fe2+>Br-,故A正確;Cl2先與Fe2+反應,后與Br-反應,所以①代表Fe2+,②代表Br-,③代表Fe3+,故B正確;P點時n(Fe3+)=n(Br-),溶液中Fe2+完全轉化為Fe3+,n(Fe3+)=3.0 mol·L-1×0.1 L=0.3 mol,氧化Fe2+消耗氯氣的物質的量為0.15 mol,此時Br-的物質的量為0.3 mol,被氧化的Br-的物質的量為0.6 mol-0.3 mol=0.3 mol,氧化Br-消耗的氯氣的物質的量為0.15 mol,消耗的氯氣的總的物質的量為0.3 mol,所以P點坐標為(0.3,0.3),故C錯誤;n(Cl2)=0.5 mol時,溶液中的Fe2+和Br-全部被氧化,氯氣過量,所以總的離子方程式為2Fe2++4Br-+3Cl2 2Fe3++2Br2+6Cl-,故D正確。
3.答案　(1)2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+　
(2)滴加幾滴KSCN溶液,若溶液變為紅色　
(3)ⅰ.2Fe3++Fe 3Fe2+、Fe+Cu2+ Cu+Fe2+　ⅱ.Cu　ⅲ.ab　ⅳ.迅速變為灰綠色,最后變為紅褐色　4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3　ⅴ.2FeCl2+Cl2 2FeCl3
解析　(1)覆銅板浸入FeCl3溶液中,發生反應的離子方程式為2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。(2)通常用KSCN溶液檢驗Fe3+,取少量廢液于試管中,滴加幾滴KSCN溶液,若溶液變為紅色,說明廢液中含有Fe3+。(3)由題圖可知,向腐蝕廢液中加入過量鐵粉(藥品①),發生反應2Fe3++Fe 3Fe2+、Fe+Cu2+ Cu+Fe2+,通過操作a(過濾)分離,得到的③為FeCl2溶液,②為Cu和Fe的混合物,向②中加入過量稀鹽酸,發生反應Fe+2H+ Fe2++H2↑,經過操作b(過濾)分離出Cu(④),⑤為FeCl2和HCl的混合溶液,與③合并,向合并后的FeCl2和HCl的混合溶液中通入氯氣(試劑⑥),FeCl2被氯氣氧化,得到FeCl3,經過操作c得到氯化鐵晶體。ⅰ.向腐蝕廢液中加入過量的Fe后,鐵離子、銅離子被還原,發生反應的離子方程式為2Fe3++Fe 3Fe2+、Fe+Cu2+ Cu+Fe2+;ⅱ.④所代表的物質是Cu;ⅲ.由上述分析可知,操作a、b為過濾;ⅳ.若取2 mL⑤加入試管中,然后滴加氫氧化鈉溶液,產生白色沉淀,迅速變為灰綠色,最后變為紅褐色,此過程涉及氧化還原反應的化學方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3;ⅴ.試劑⑥是Cl2時,FeCl2被氧化,發生反應的化學方程式是2FeCl2+Cl2 2FeCl3。
4.答案　(1)A　(2)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O　新制氯水(或稀硝酸)　(3)Fe3+　(4)2.8　不能
解析　根據實驗可知,實驗一中未在濾液中檢測出Fe2+、Fe3+;實驗二中菠菜灼燒后,加入適量鹽酸浸泡灰分后過濾,檢驗濾液中Fe3+含量很低;實驗三中,灰分中含二價鐵,用氧化劑將二價鐵氧化為三價鐵,用KSCN溶液檢驗三價鐵,現象明顯。(1)灼燒固體時不需要用蒸發皿,故選A。(2)實驗三中二價鐵可以被過氧化氫氧化為三價鐵,H2O2參與的最主要反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O;新制氯水和硝酸也能把Fe2+氧化為Fe3+。(3)實驗中,KSCN溶液用來檢測Fe3+。(4)根據實驗數據:10.0 g新鮮菠菜中含鐵量為5×10-5 mol·L-1×0.1 L×56 g·mol-1=2.8×10-4 g,所以新鮮菠菜中含鐵量為2.8 mg/100 g;已知14~18歲青少年每日合理攝入鐵量為15~20 mg,則100 g菠菜含鐵量不能滿足14~18歲青少年日常所需。
5.A　鐵的還原性強于銅,所以把鐵、銅混合粉末加入氯化鐵溶液中,鐵先與鐵離子反應,氯化鐵的物質的量為5.0 mol·L-1×0.1 L=0.5 mol;設0.5 mol鐵離子完全反應消耗鐵的質量為m,則:
Fe　+　2Fe3+ 3Fe2+
56 g 2 mol
m 0.5 mol
m==14 g
溶解的金屬質量為18 g-2.8 g=15.2 g,14 g<15.2 g<18 g,所以鐵完全反應、銅部分反應,且Fe3+完全反應,剩余的金屬為Cu,設反應消耗銅的物質的量為n1,反應的鐵的物質的量為n2,則:①64 g·mol-1×n1+56 g·mol-1×n2=15.2 g,②n1+n2=n(Fe3+)=0.25 mol,解得:n1=0.15 mol、n2=0.1 mol,所以原固體混合物中鐵的質量為0.1 mol×56 g·mol-1=5.6 g,銅的質量為0.15 mol×64 g·mol-1+2.8 g=12.4 g;根據離子方程式可知反應后溶液中n(Fe2+)=2n1+3n2=2×0.15 mol+3×0.1 mol=0.6 mol,所以反應后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.6 mol+0.15 mol=0.75 mol,故A正確;原固體混合物中Fe的質量為5.6 g,故B錯誤;反應后溶液中沒有Fe3+,故C錯誤;反應后溶液中n(Fe2+)∶n(Cu2+)=0.6 mol∶0.15 mol=4∶1,故D錯誤。
6.CD　氧化性:Fe3+>Cu2+,故A錯誤;氧化性:Fe3+>Cu2+,則加入鐵粉后會依次發生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Cu+Fe2+,由圖像可知加入2 mol Fe時,發生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+,生成Fe2+的物質的量為6 mol,此時溶液中Fe2+物質的量濃度為3 mol·L-1,則溶液體積為2 L,故B錯誤;加入2 mol Fe時,FeCl3恰好完全反應,則原溶液中FeCl3的物質的量為4 mol,在加入2 mol Fe的基礎上再加入2 mol鐵發生反應Fe+Cu2+ Cu+Fe2+,則原溶液中CuCl2的物質的量為2 mol,所以加入2 mol Fe時,溶液中有6 mol Fe2+、2 mol Cu2+,c(Fe2+)∶c(Cu2+)=3∶1,故C正確;原溶液中FeCl3、CuCl2的濃度之比為=2∶1,故D正確。
7.B　從題圖可以看出,當沒有通入氯氣時,混合溶液中n(Fe2+)=3 mol、n(I-)=2 mol,所以混合溶液中的n(FeI2)=1 mol、n(FeCl2)=2 mol,當通入1 mol氯氣時,I-被全部氧化為I2,n(I2)=1 mol,Fe2+的物質的量沒有變化,所以還原性:I->Fe2+,故A正確;當通入氯氣從1 mol到2.5 mol時,溶液中的Fe2+全部被氧化為Fe3+,a點為Fe2+被氧化了一半時的點,此時Fe2+和Fe3+各為1.5 mol,根據2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-可知,此過程消耗了氯氣0.75 mol,a點時已通入氯氣一共1.75 mol,標準狀況下的體積為1.75 mol×22.4 L·mol-1=39.2 L,故C正確;當通入氯氣從2.5 mol到7.5 mol 時,I2全部被氧化為HIO3,此過程消耗氯氣5 mol,發生反應5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl,通入的氯氣從2.5 mol到4 mol(b點)時,溶液中有0.3 mol I2被氧化,剩余的n(I2)=1 mol-0.3 mol=0.7 mol,故B錯誤;c點時I2全部被氧化為HIO3,c點溶液中含有的陰離子為Cl-和I,n(Cl-)=2n(Cl2)+2n原(FeCl2)=2×7.5 mol+2×2 mol=19 mol,n(I)=n原(I-)=2 mol,即c點溶液中陰離子的物質的量為19 mol+2 mol=21 mol,故D正確。
1第3章　物質的性質與轉化
專題強化練4　鐵及其化合物性質的實驗探究
1.某同學設計如下裝置進行鐵與水蒸氣反應的實驗,虛線框處的裝置用來檢驗生成的氣體。下列說法正確的是(已知:Fe+2Fe3+ 3Fe2+)(　　)
A.實驗后,裝置B中生成紅棕色固體
B.虛線框C處應該選擇裝置甲
C.實驗時將螺旋狀銅絲加熱變黑后再趁熱迅速伸入試管中,可觀察到銅絲由黑變紅
D.實驗后,將裝置B中的固體溶于稀硫酸,所得溶液中一定含有Fe3+
2.(不定項)某小組為探究K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合鐵酸鉀晶體)的熱分解產物,按如圖所示裝置進行實驗。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A.通入氮氣的目的有:排出裝置中的空氣、使反應產生的氣體全部進入后續裝置
B.實驗中觀察到裝置F中澄清石灰水變渾濁,裝置E中固體變為紅色,由此可判斷熱分解產物中一定含有CO2和CO
C.為防止倒吸,停止實驗時應進行的操作:先熄滅裝置A、E的酒精燈,冷卻后停止通入氮氣
D.樣品完全分解后,取少許裝置A中殘留物于試管中,加稀硝酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液變紅,可證明殘留物中含有三價鐵
3.某補鐵劑的主要成分是FeSO4,說明書中建議“本品與維生素C同服”。小組同學為探究其原理,用放置7天的FeSO4溶液(pH>4)進行下列實驗。
資料:維生素C(C6H8O6)又稱抗壞血酸,易溶于水,其溶液呈酸性。
Ⅰ.檢驗鐵元素的價態
實驗裝置 實驗 序號 試管中的試劑 實驗操作 及現象
ⅰ 2 mL放置后的FeSO4溶液 滴加5滴KSCN溶液后,溶液變為淺紅色
ⅱ 2 mL放置后的FeSO4溶液,0.1 g維生素C 維生素C溶解,溶液pH<3,滴加5滴KSCN溶液后,溶液不變紅
(1)ⅰ中觀察到　　　　　　　　,說明溶液中存在Fe3+。將FeSO4氧化的物質是　　　　。
(2)①小組同學推測,ⅱ中溶液不變紅是因為維生素C與Fe3+發生了反應。補全該反應的離子方程式。
C6H8O6+　Fe3+ 　　　　　+C6H6O6+　H+
②甲同學認為,可以取ⅱ中溶液加入酸性KMnO4溶液驗證反應產物。乙同學認為該方法不可行,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)丙同學認為實驗ⅱ的檢驗方案不嚴謹,應考慮pH對反應的影響,依據是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.探究pH對ⅱ中反應的影響
小組同學補充了如下實驗,繼續探究pH對ⅱ中反應的影響。
實驗 序號 實驗裝置 及試劑 實驗操作 及現象
ⅲ 滴加5滴KSCN溶液后,溶液變為淺紅色,淺紅色比ⅰ中加深
(4)由上述實驗,得出實驗結論:pH對Fe3+與SCN-的顯色反應有影響。該結論　　　　(填“正確”或“錯誤”)。
(5)反思實驗ⅰ~ⅲ,下列說法合理的是　　　　(填字母)。
a.維生素C具有氧化性和酸性
b.同服維生素C可減緩補鐵劑中FeSO4被氧化
c.使用KSCN檢驗Fe3+時,宜先將溶液酸化
4.實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質。
資料:K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液;具有強氧化性,在酸性或中性溶液中快速產生O2,在堿性溶液中較穩定。
(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)
①A為氯氣發生裝置。A中反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。
③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發生的反應有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外還有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)探究K2FeO4的性質
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,產生黃綠色氣體,得溶液a,經檢驗氣體中含有Cl2。為證明K2FeO4氧化了Cl-而產生Cl2,設計以下方案:
方案Ⅰ 取少量a,滴加KSCN溶液至過量,溶液呈紅色
方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗滌C中所得固體,再用KOH溶液將K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加鹽酸,有Cl2產生
由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有　　　　(填離子符號),但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化,還可能由　　　　　　　　　　　　　　　　　　產生(用離子方程式表示)。方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗滌的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。
②根據K2FeO4的制備實驗得出:氧化性Cl2　　　　Fe(填“>”或“<”),而方案Ⅱ表明,Cl2和Fe的氧化性強弱關系相反,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③資料表明,酸性溶液中的氧化性Fe,驗證實驗如下:將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振蕩后溶液呈淺紫色,該現象能否證明氧化性Fe。若能,請說明理由;若不能,進一步設計實驗方案:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案與分層梯度式解析
第3章　物質的性質與轉化
專題強化練4　鐵及其化合物性質的實驗探究
1.C　實驗后,裝置B中生成黑色的四氧化三鐵固體,A錯誤;虛線框C處裝置用于檢驗生成的氫氣,氫氣密度小于空氣,應該選擇裝置乙,B錯誤;實驗時將螺旋狀銅絲加熱變黑后再趁熱迅速伸入試管中,氫氣可與氧化銅反應生成單質銅,則可觀察到銅絲由黑變紅,C正確;實驗后,將裝置B中的固體溶于稀硫酸,若鐵粉足量可發生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+,所得溶液中不一定含有Fe3+,D錯誤。
2.BD　在反應開始前通入N2可排出裝置中的空氣,以免O2和CO2對實驗產生干擾;用N2使裝置A、E中反應生成的氣體進入后續裝置,故A正確。E中固體變紅、F中澄清石灰水變渾濁證明分解產物中有還原性氣體CO,B中澄清石灰水變渾濁才可證明分解產物中一定含有CO2,故B錯誤。為防止倒吸,停止實驗時需要先熄滅反應裝置中的酒精燈,冷卻過程中需保持一直通入N2,故C正確。取少許裝置A中殘留物于試管中,加稀HNO3溶解,HNO3會將Fe2+氧化為Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液變紅,不能說明殘留物中含有三價鐵,故D錯誤。
3.答案　(1)溶液變為淺紅色　氧氣　
(2)①2　2　Fe2+　2　②維生素C具有還原性,可以使酸性KMnO4溶液褪色　
(3)加入0.1 g維生素C后,pH發生變化　
(4)正確　
(5)bc
解析　(1)Fe3+遇KSCN溶液變為紅色,放置后的FeSO4溶液中滴加KSCN溶液后,溶液變為淺紅色,說明Fe2+被氧化為Fe3+,將FeSO4氧化的物質是溶解的氧氣。(2)①維生素C具有還原性,可以被Fe3+氧化為C6H6O6,Fe3+被還原為Fe2+,根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒可得離子方程式為C6H8O6+2Fe3+ 2Fe2++C6H6O6+2H+;②ⅱ中溶液含有維生素C,維生素C具有還原性,可以被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色。(3)根據表格中的實驗ⅱ可知,維生素C溶解,溶液的pH<3,則應該考慮pH的變化對反應的影響。(4)由實驗ⅲ可知,滴加5滴KSCN溶液后,淺紅色比ⅰ中加深,說明pH對Fe3+與SCN-的顯色反應有影響。(5)由實驗可知,維生素C具有還原性和酸性,故a不合理;根據實驗ⅱ可知,維生素C可以將Fe3+還原為Fe2+,故可減緩補鐵劑中FeSO4被氧化,故b合理;根據實驗ⅲ可知,使用KSCN檢驗Fe3+時,溶液酸化,顯色更加明顯,故c合理。
4.答案　(1)①2KMnO4+16HCl(濃) 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O　②　③Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O　(2)①Fe3+　4Fe+20H+ 4Fe3++3O2↑+10H2O　排除ClO-的干擾　②>　溶液的酸堿性不同　③能,理由:Fe在過量酸的作用下完全轉化為Fe3+和O2,溶液淺紫色一定是Mn的顏色(不能,方案:向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4,觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色)
解析　(1)①KMnO4與濃鹽酸反應制Cl2,根據得失電子守恒和原子守恒可得反應的化學方程式為2KMnO4+16HCl(濃) 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O;②由于鹽酸具有揮發性,所得Cl2中混有HCl和水蒸氣,HCl會消耗Fe(OH)3、KOH,用飽和食鹽水除去HCl,所以除雜裝置B為;③Cl2與Fe(OH)3、KOH反應制備K2FeO4,還可能發生Cl2與KOH的反應,離子方程式為Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。(2)①根據制備反應可知,C中紫色溶液中含有K2FeO4,還可能含有KClO等;方案Ⅰ加入KSCN溶液,溶液變紅說明a中含Fe3+,但Fe3+的產生不能判斷一定是K2FeO4與Cl-發生了反應,根據題意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產生O2,自身被還原成Fe3+,根據得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可知,可能的反應為4Fe+20H+ 4Fe3++3O2↑+10H2O;產生Cl2還可能是Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,即KClO的存在干擾判斷,K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH溶液洗滌的目的是除去KClO,排除ClO-的干擾;②由于同一反應中氧化劑的氧化性大于氧化產物,根據K2FeO4的制備實驗可知氧化性Cl2>Fe;對比兩個反應的異同,制備反應在堿性條件下,方案Ⅱ在酸性條件下,說明酸堿性的不同影響物質氧化性的強弱;③判斷時需排除Fe的顏色對實驗的干擾;若能,根據題意K2FeO4在足量H2SO4的作用下會轉化為Fe3+和O2,最后溶液中不存在Fe,溶液振蕩后呈淺紫色一定是Mn的顏色,說明Fe將Mn2+氧化成Mn,所以該實驗方案能證明氧化性Fe;若不能,因為溶液b呈紫色,溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,c(Fe)變小,溶液的紫色也會變淺,可以設計一個方案:向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4,觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色。
9(共23張PPT)
1.鐵元素在地殼中的含量
鐵元素在地殼中的含量居第四位,僅次于氧、硅和鋁元素。
2.鐵元素的存在形態
(1)游離態:存在于隕鐵中。
(2)化合態
①主要化合價:+2價、+3價。
②主要存在于礦石中,如黃鐵礦(主要成分為FeS2)、赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)、磁鐵礦(主要
成分為Fe3O4)等。
第1節　鐵的多樣性
知識點 1　鐵元素在自然界中的存在
必備知識 清單破
第３章 物質的性質與轉化
1.常見的亞鐵鹽和鐵鹽
(1)亞鐵鹽是組成中含有Fe2+的鹽,常見的可溶性的亞鐵鹽有FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等。
(2)鐵鹽是組成中含有Fe3+的鹽,常見的可溶性的鐵鹽有Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3等。
2.研究物質性質的基本角度
　　在研究物質的性質時,可以從物質類別、物質所含核心元素的化合價這兩個角度去預測
物質可能具有的性質,再通過實驗進行驗證。
3.亞鐵鹽和鐵鹽的化學性質
(1)亞鐵鹽的化學性質
①與堿反應:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓。
②還原性:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。　
知識點 2　亞鐵鹽和鐵鹽
③氧化性:Fe2++Zn Fe+Zn2+。
(2)鐵鹽的性質
①與堿反應:Fe3++3OH- Fe(OH)3↓。
②氧化性:2Fe3++2I- 2Fe2++I2、2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。
4.Fe3+、Fe2+的檢驗(詳見定點1)
1.物理性質
純凈的鐵為光亮的銀白色金屬,密度較大,有良好的延展性和導熱性,導電性比銅、鋁差,能被
磁鐵吸引。
2.化學性質
(1)與非金屬單質反應:3Fe+2O2 Fe3O4、2Fe+3Cl2 2FeCl3、Fe+S FeS等。
(2)與水蒸氣反應:3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。
(3)與非氧化性酸反應:Fe+2H+ Fe2++H2↑。
(4)與鹽溶液反應:Fe+Cu2+ Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+ 3Fe2+。
知識點 3　鐵單質
易錯警示 鐵在空氣中不能燃燒,能在氧氣中燃燒生成Fe3O4。
知識點 4　鐵的氧化物
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗稱 — 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色和狀態 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色固體
水溶性 不溶 不溶 不溶
鐵元素化合價 +2價 +3價 +2價、+3價
與CO反應 FeO+CO Fe+CO2 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2
與稀硫酸反應 FeO+H2SO4 Fe- SO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O Fe3O4+4H2SO4 FeSO4+
Fe2(SO4)3+4H2O
用途 用作色素 常用作油漆、涂料、油墨的紅色顏料 常用的磁性材料
名師點睛 (1)FeO不穩定,易被氧化。
(2)Fe3O4可看成FeO·Fe2O3,所以在書寫其與稀硫酸反應的化學方程式時,可看作FeO、Fe2O3分
別與稀硫酸反應,再把2個反應疊加即可。
(3)FeO、Fe3O4遇到強氧化性酸(如HNO3)發生氧化還原反應,+2價的鐵均被氧化為+3價。
(4)鋁熱反應:2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3,可用于焊接鋼軌,制備金屬納米復合材料等。
1.Fe(OH)2和Fe(OH)3的比較
知識點 5 鐵的氫氧化物
化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色和狀態 白色固體 紅褐色固體
水溶性 難溶 難溶
與鹽酸反應 Fe(OH)2+2HCl FeCl2+2H2O Fe(OH)3+3HCl FeCl3+3H2O
穩定性 在空氣中易轉化為Fe(OH)3 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
制備 Fe2++2OH- Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
二者的關系 在空氣中,Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3,現象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,反應的化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 2.Fe(OH)2的制備(詳見定點2)
知識點 6 　Fe、Fe2+、Fe3+間的相互轉化(詳見定點3)
1.硫酸亞鐵溶液中的Fe2+易被氧化,在保存硫酸亞鐵溶液時,應加入過量的鐵粉或鐵釘,這種說
法正確嗎 (　 )
　　　Fe能將被氧化生成的Fe3+還原為Fe2+。
2.Zn比Fe活潑,把少量鋅粉放入FeCl3溶液中,有單質Fe生成,這種說法正確嗎 (　 )
　　　少量鋅粉放入FeCl3溶液中反應生成FeCl2和ZnCl2,沒有單質Fe生成。
3.Fe2O3不能與水反應得到Fe(OH)3,所以不能通過化合反應制得Fe(OH)3,這種說法正確嗎 (　 )
　　　可由化合反應4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3制得Fe(OH)3。
知識辨析 判斷正誤，正確的畫“ √” ，錯誤的畫“ ” 。
√


提示
提示
提示
4.Fe(OH)3可與HI發生酸堿中和反應生成FeI3和水,這種說法正確嗎 (　 )
　　　Fe3+具有氧化性,I-具有還原性,Fe(OH)3與HI反應的化學方程式為2Fe(OH)3+6HI
2FeI2+I2+6H2O。
5.1 mol Cl2與足量Fe反應轉移2NA(設NA為阿伏加德羅常數的值)個電子,這種說法正確嗎 (　 )
　　　Cl2與Fe反應生成FeCl3,1 mol Cl2得到2 mol電子,所以1 mol Cl2與足量Fe反應轉移2NA
個電子。
6.在空氣中加熱Fe(OH)2可得到FeO,這種說法正確嗎 (　 )
　　　在空氣中Fe(OH)2易被氧化為Fe(OH)3,所以在空氣中加熱Fe(OH)2最終得到Fe2O3。
√


提示
提示
提示
1.觀察溶液顏色
2. Fe3+ 的檢驗方法
關鍵能力 定點破
定點 1 　Fe3+、Fe2+的檢驗
3.Fe2+的檢驗方法
4.同時含有Fe2+、Fe3+的檢驗方法
典例　鐵是人體必需的微量元素,治療缺鐵性貧血的常見方法是服用補鐵藥物。“速力菲”
(主要成分為琥珀酸亞鐵)是市場上一種常見的補鐵藥物。該藥品難溶于水但能溶于人體中
的胃酸(主要成分為鹽酸),同維生素C一起服用效果會更好。某學習小組為了檢測“速力
菲”藥片中Fe2+的存在,設計并進行了如下實驗:
請回答下列問題:
(1)試劑1是　　　 。
(2)取少量淺綠色溶液于試管中,向其中滴加NaOH溶液。最初觀察到白色沉淀,迅速變為灰綠
色,最終變為紅褐色,沉淀顏色變化的原因是　　　　　　　　　　　　　　 (用化學方程
式表示)。
(3)向淺綠色溶液中加入KSCN溶液后,溶液變為淺紅色,其可能的原因是　　　　　　　
　　　　　　　 。
(4)在上述實驗中,同學們發現紅色溶液放置一段時間后,溶液的顏色會逐漸褪去。為了進一
步探究溶液褪色的原因,甲、乙兩位同學首先對此進行了猜想:
編號 猜想
甲 溶液中的Fe3+又被還原成Fe2+
乙 溶液中的SCN-被過量的新制氯水氧化
①你認為甲同學的猜想合理嗎 　　　 (填“合理”或“不合理”);請說明你的理由:　
　　　　　　　　　　　　　　　 。
②基于乙同學的猜想,請設計一個簡單的實驗加以驗證: 　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
思路點撥 根據“速力菲”藥片難溶于水但能溶于人體中的胃酸可知,應用鹽酸溶解藥片;
向淺綠色溶液中加入KSCN溶液,溶液變成淺紅色,說明“速力菲”中的Fe2+已部分被氧化,加
入稍過量的新制氯水后溶液變為紅色,說明Fe2+被完全氧化為Fe3+;過一段時間后溶液褪色,可
能是溶液中的SCN-被過量的氯水氧化。
解析 (1)該藥片難溶于水但能溶于人體中的胃酸,所以藥片碾碎后可用鹽酸溶解。
(2)淺綠色溶液中含有Fe2+,加入NaOH溶液反應生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化為
Fe(OH)3,化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。
(3)淺綠色溶液中加入KSCN溶液,溶液變為淺紅色,說明溶液中含有少量Fe3+,原因是空氣中含
有氧氣,溶液中少量的Fe2+被氧氣氧化為Fe3+。
(4)①紅色溶液中含有過量的氯水,Fe3+不可能被還原成Fe2+,可能是SCN-被過量的氯水氧化,故
甲同學的猜想不合理,乙同學的猜想合理。②要驗證乙同學的猜想是否正確,可以取少量褪
色后溶液,加入KSCN溶液,若溶液變為紅色,說明溶液褪色是因為溶液中沒有SCN-,則乙同學
的猜想合理,若溶液不變紅,說明乙同學的猜想不合理;或取少量褪色后溶液,加入FeCl3溶液,
若溶液不變紅色,說明溶液中沒有SCN-,則乙同學的猜想合理,若溶液變紅,說明乙同學的猜想
不合理。
答案 (1)鹽酸 (2)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 (3)溶液中少量的Fe2+被空氣中的氧氣
氧化為Fe3+ (4)①不合理　溶液中不存在能將Fe3+還原成Fe2+的物質　②取少量褪色后溶液,
加入KSCN溶液,若溶液變紅,說明乙同學的猜想合理;若溶液不變紅,說明乙同學的猜想不合
理(或取少量褪色后溶液,加入FeCl3溶液,若溶液仍不變紅,說明乙同學的猜想合理;若溶液變
紅,說明乙同學的猜想不合理)
方法點睛　檢驗Fe2+、Fe3+需要注意的問題
(1)檢驗Fe3+的方法很多,但在沒有特殊要求的條件下,優先選擇KSCN溶液。
(2)檢驗Fe2+的最佳方法:先加KSCN溶液,無明顯現象,然后加新制氯水,溶液變成紅色,試劑添
加順序不能顛倒,若先滴入新制氯水,再加入KSCN溶液,溶液顯紅色,不能排除Fe3+的干擾。
(3)若溶液中同時含有Fe3+、Fe2+(不含Cl-),為避免Fe3+對Fe2+的檢驗造成干擾,通常取少量溶液
于試管中,向溶液中滴加適量酸性KMnO4溶液,若溶液紫紅色褪去,說明原溶液中含有Fe2+;另
取少量溶液于試管中加入KSCN溶液,若溶液顯紅色,說明原溶液中含有Fe3+。
1.制備原理
可溶性硫酸鹽(如FeSO4)與強堿(如NaOH)溶液反應:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓。
2.制備Fe(OH)2的實驗裝置
　　①　　　　　　　　　　　②　　　　　　　　　　　　③
定點 2 　Fe(OH)2的制備
3.Fe(OH)2制備實驗的四個關鍵點
(1)Fe2+極易被氧化,所以FeSO4溶液要現用現配。
(2)為了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液所用的蒸餾水和制備Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要
煮沸,盡可能除去O2。
(3)為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣,可將吸有NaOH溶液的長膠頭滴管伸入FeSO4溶液的　
液面以下,再擠出NaOH溶液。
(4)為防止Fe2+被氧化,還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水
且不溶于水的有機物(如苯),以隔絕空氣。
典例　某化學興趣小組利用鐵粉、稀硫酸、氫氧化鈉溶液,用如圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀
察其顏色。下列有關說法不正確的是 (　 )
A.儀器1中應該盛放稀硫酸
B.反應一段時間后,可在儀器2中觀察到白色沉淀
C.本實驗制備的氫氧化亞鐵可以較長時間保持白色
D.本實驗通過控制A、B、C三個彈簧夾,將裝置中的空氣排盡后,先關閉B,再打開A,就可觀
察到氫氧化亞鐵的顏色
思路點撥 該裝置制備Fe(OH)2白色沉淀的思路是先利用反應生成的氫氣排盡裝置中的空
氣,再利用氣體產生的較大壓強把FeSO4溶液壓至足量的NaOH溶液中并與之反應,得到Fe(OH)2。
解析 根據裝置可知,儀器1分液漏斗中盛放稀硫酸,儀器2中盛放鐵粉,二者反應生成FeSO4和
氫氣,利用生成的氫氣將FeSO4溶液壓入儀器3,在儀器3中FeSO4與NaOH反應制備Fe(OH)2,故
A正確;反應一段時間后,可在儀器3中觀察到白色沉淀,故B不正確;利用反應生成的氫氣排盡
裝置中的空氣,制備的氫氧化亞鐵可以較長時間保持白色,故C正確;打開B、C,關閉A,利用產
生的氫氣將裝置中的空氣排盡,然后關閉B,打開A,生成的氫氣使儀器2中壓強增大,把儀器2
中產生的FeSO4壓入儀器3中,產生白色沉淀Fe(OH)2,故D正確。
答案 B
1.Fe只具有還原性,可以被氧化劑氧化為Fe2+、Fe3+
定點 2　從氧化還原反應的角度分析Fe、Fe2+、Fe3+間的相互轉化——“鐵三角”
如:Fe+S FeS,Fe+2H+ Fe2++H2↑,Fe+Cu2+ Cu+Fe2+;2Fe+3Cl2 2FeCl3;3Fe+4H2O
(g) Fe3O4+4H2。

如:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-;Zn+Fe2+ Zn2++Fe,FeO+CO Fe+CO2。
3.Fe3+具有較強氧化性,可被還原為Fe2+或Fe
2.Fe2+既具有氧化性又具有還原性
如:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+;Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。

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